一种从牛奶或乳清水中提取高纯度蛋白的方法技术

本发明专利技术公开了一种从牛奶或乳清水中提取高纯度蛋白的方法，它采用放置阳离子交换树脂的搅拌罐来吸附、解附、分离提取牛奶或乳清液中的乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白及其两者混合物，并辅以膜分离技术将其分离浓缩和高度纯化。搅拌罐可调搅拌浆转速为２０－１００ｒｐｍ；罐内侧壁有增涡流挡板，罐底设置带过滤板的树脂床，在树脂床上的树脂层上方８－１２ｃｍ高度处设置快速导流抽滤管。解决了低成本进行大工业生产的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及
技术介绍
本专利技术涉及一种用搅拌罐同时从牛奶或乳清水中提取高纯度的乳铁蛋白(bovine lactoferrin，缩写为BLF)、氧化酶蛋白(bovine lactoperoxidase，缩写为BLP)以及乳铁蛋白和氧化酶蛋白混合物的方法。氧化酶蛋白和乳铁蛋白有着广谱的抗菌，抗病毒及提高机体抗病的免疫功能。例如BLP能够破坏病菌的细胞质，抑制病菌生长过程中的核糖核酸的合成。因而其对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌，酵母如白色念珠菌，以及霉菌如黑曲霉菌都有抑制作用。哺乳类动物中的分泌物中存在氧化酶蛋白，特别是乳汁中。但其浓度在初乳中很低，4-5天后其浓度迅速增加作为母体传给初生儿的抗菌素。因为初生儿的免疫糸统尚未发育健全，需要从母乳中得到保护以抵抗入侵的病菌及病毒。牛乳铁蛋白(BLF)是一个含铁的糖蛋白，与氧化酶蛋白相反，其在初乳的浓度很高，几天后其浓度就迅速下降。BLF也是一个很广谱的抗菌蛋白。它可以将铁离子从病菌中抢过来，从而使病菌失铁受抑制或死亡。所以BLF对革兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌，链球菌等；革兰氏阴性菌如大肠杆菌，痢疾杆茵，及志贺氏杆菌；幽门螺旋杆菌，流感病毒，湿疹病毒及涎腺病毒都有抑制作用。由于单纯的BLP及BLF都具有生物抗菌蛋白的功能，它们两种一起的混合物也应具有抗菌，抗病毒及提高机体免疫力的功能。已有报导的已实验室规模分离出BLF，如用DEAE，SephadexC50，CMSephaseFF，CMToyopearl，BioradMacro-preCM，Dowx-mac-3以及PuriliteC115离子交换树脂。但这些方法是将树脂装柱使用并且采用缓冲液。这样的方法是不适用大规模的工业生产实践。由于BLF及BLP在牛奶中的浓度很低，要生产出有商业经济价值的，高纯度的BLP与BLF必须要采用极大量的牛奶以提供足够的BLF和BLP，比如说要日产20公斤纯度为96％以上BLF，假设其总收率为80％，原料牛奶中的BLF是180mg/L。这就需要160吨牛奶。而且这160吨牛奶的处理时间必须要在10小时内完成，因为要考虑到过长的加工时间不但会增加牛奶染菌的机会，而且要留出时间给离子交换树脂柱再生及卫生消毒以准备第二天的工作。再者由于牛奶中离子强度约为6-7mS(毫西门)，导致BLF与BLP的吸咐动力学很慢，约需50分钟才能达到总量的60％以上。因此必须要给予树脂和牛奶有足够的接触时间。同时为了使牛奶中尽可能多的BLP，BLF与树脂交换官能团接触生产交换反应，必须耍保证一定牛奶流动的线速度，这就是说，柱中线速度越大，其树脂吸咐动力学就越快。比如说柱中的线速度至少要在100cm每小时以上(1.6cm每分钟)，对一个直径为50cm的园柱来说，要达到1.6cm每分钟的线速度，其体积流量就至少要在3.2升每分钟。如果接触时间不少于50分钟的话，柱的长度要在83cm以上。但是当柱的直径超过30cm时其柱长度超过50cm的话，就很难保证其流量及装柱的质量。因而上述这些离子交换树脂是为实验室规模设计，都不具备在工业规模条件下仍保持高流量的性能，因此无法应用于如此规模的生产过程。再者如果在解咐的过程中采用缓冲液，还大大的增加生产成本，使产品无法竞争，这更是工业生产上不可取的。也有报导采用超滤膜来从乳清中分离BLF，但此法生产出的BLF的纯度很低，只有约30％左右。其中的一个可能的因素就是BLP和BLF的分子量很相近，现阶段的超滤膜技术是不可能将这两种蛋白分开。有报导用等电沉淀法来提取BLF，但由于BLF与BLP的等电点很相近，此法无法生产出高纯度的BLP及BLF。有报导使用肝素琼脂亲和色谱来提取BLF，但此法的生产成本太高，无法实现工业规模。
技术实现思路
为解决现有从牛奶或乳清水中提取高纯度蛋白技术不能低成本进行大工业生产的问题。本专利技术提供一种用搅拌罐同时从牛奶或乳清水中提取高纯度的乳铁蛋白、氧化酶蛋白以及乳铁蛋白和氧化酶蛋白混合物的方法。本专利技术的技术方案如下，它采用放置阳离子交换树脂的搅拌罐来吸附、解附、分离提取牛奶或乳清液中的乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白及其两者混合物，并辅以膜分离技术将其分离浓缩和高度纯化。搅拌罐可调搅拌浆转速为20-100rpm；罐内侧壁有增涡流挡板，罐底设置带过滤板的树脂床，在树脂床上的树脂层上方8-12cm高度处设置快速导流抽滤管。罐内设置供自动控制的各种传感器pH计，重量计，导电率计及温度计，罐内液体保温温度为3-160℃。树脂为SPC70树脂，树脂吸附解附的次数和条件可以根据不同产品和产品纯度的要求设定；树脂的吸附时间为20-180分钟，吸附温度在3-30℃。树脂的吸附时间为35-60分钟。树脂的解附采用两级盐浓度解附乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白。第一级盐浓度为1-2.5％，解附乳氧化酶蛋白，解附时间为30-100分钟；第二级盐浓度为3.5-7％，解附乳铁蛋白，解附时间为30-100分钟；解附乳氧化酶蛋白及乳铁蛋白混合物的盐浓度为3-7％解附时间为30-100分钟；解附的搅拌速率为20-100rpm。树脂解附所用的盐是钠盐、钙盐，钾盐；树脂在经吸附和解附工艺过程后，无需再生活化，只要在解附工艺结束后用反渗透水(RO水)漂洗树脂至其离子强度低于1.6ms即可供下一批次吸附之用。膜分离技术使用0.05-0.1微米的微滤膜将乳铁蛋白，乳氧化酶蛋白的解附液除菌，去残余的脂肪与其它小颗粒；用1K-30K分子截流量的超滤膜进行脱盐和浓缩。高纯度的乳铁蛋白是将经上述工艺吸附解附脱盐浓缩的乳铁蛋白浓液再经过一次弱酸型阳树脂如CM树脂的吸附解附和超滤膜的浓缩获得的。将吸附、解附、脱盐浓缩的乳铁蛋白浓液，乳氧化酶蛋白浓液及其乳铁蛋白，乳氧化酶蛋白混合浓液进行真空低温干燥或低温喷雾干燥成粉混合物。采用搅拌罐而不是装柱的形式来进行吸咐及解咐的过程。从而不用装柱及担心树脂柱短路的问题。可以增加搅拌速度以增加吸咐解咐的动力学速度。在搅拌罐中增加挡板，从而使蛋白的传递速度更快。另外-点更重要的是，在罐中树脂床表面上安装-抽滤筒来加快排液速度，于便大工业生产。附图说明图1为本专利技术的工艺流程简图具体实施方式1、采用搅拌罐而不是装柱的形式来进行吸咐及解咐的过程。从而不用装柱及担心树脂柱短路的问题。可以增加搅拌速度以增加吸咐解咐的动力学速度。在搅拌罐中增加挡板，从而使蛋白的传递速度更快。另外-点更重要的是，在罐中树脂床表面上(图1中T2罐中的虚线)安装-抽滤筒(图1中T2罐中的FT)来加快排液速度。这是因为当吸咐及解咐结束时，搅拌浆停止搅拌。树脂在重力作用下沉积罐底的过滤板上(图1中T2罐中的水平粗黑线)形成树脂床。这时如果树脂颗粒太细或太软就会造成液体难以通过树脂床，从而造成罐底排液的流量变小，作业时间过长，产率下降。为了加快排液速度，在树脂床表面上安装-抽滤管，使大部分的液体不经树脂床而直接经抽滤管及阀门V25，V5，VM1及V6排出。当罐中的液位降到树脂床表面时，抽滤管FT停止抽液，罐中剩余液体经罐底V5，VM1及V6抽出。这样的过程就大大改善排液的速度。2、本法不需对原料牛奶或乳清水调节pH及离子强度。而利用牛奶或乳清水的自然pH及离子强度。其正常pH值应为6.2-6.93、本文中指的牛奶是指加热或未加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从牛奶或乳清水中提取高纯度蛋白的方法，它采用放置阳离子交换树脂的搅拌罐来吸附、解附、分离提取牛奶或乳清液中的乳铁蛋白、乳氧化酶蛋白及其两者混合物，并辅以膜分离技术将其分离浓缩和高度纯化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方存林，方雅悯，
申请(专利权)人：方雅悯，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]